模塊化教學(xué)單元平臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用探討

黃頔 向加佳 周燦 秦磊

摘 要：目前，實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)在實(shí)施過(guò)程中以提高學(xué)生實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，設(shè)計(jì)并研制了一套模塊化教學(xué)單元平臺(tái)實(shí)訓(xùn)裝置。裝置的靈活性及可擴(kuò)展性解決了對(duì)接多元化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題，同時(shí)，也提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：模塊化;實(shí)訓(xùn)裝置;自動(dòng)化應(yīng)用

一、引言

目前，自動(dòng)化技術(shù)高速發(fā)展、日新月異，設(shè)備、生產(chǎn)方式不斷升級(jí)變化，電氣控制技術(shù)在日常生產(chǎn)崗位中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。高職院校的定位是要培養(yǎng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線需要的技術(shù)應(yīng)用型人才。如何提高學(xué)生的崗位適應(yīng)能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力對(duì)地方高職電氣工程類專業(yè)建設(shè)、促進(jìn)應(yīng)用型電氣工程人才培養(yǎng)具有重要意義。

實(shí)訓(xùn)教學(xué)已成為高職教育中不可或缺的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效果直接影響了教學(xué)質(zhì)量。據(jù)用人單位反饋，許多高職的畢業(yè)生參與實(shí)際工作的動(dòng)手能力較差，所學(xué)的理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐工作脫節(jié)嚴(yán)重，這也反映出高職教育的實(shí)踐教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法、教學(xué)手段等諸多方面都存在著不少問(wèn)題，導(dǎo)致畢業(yè)生難以適應(yīng)工作崗位的需求。

實(shí)踐教學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)設(shè)備的支撐，而傳統(tǒng)的教學(xué)儀器設(shè)備相對(duì)固化，應(yīng)變生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)變化的能力不強(qiáng)，在這樣的形勢(shì)下，教師需要積極探索新型的實(shí)訓(xùn)教學(xué)裝置，并應(yīng)用于實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。

二、目前實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

隨著自動(dòng)化技術(shù)高速發(fā)展，不同生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)出現(xiàn)多元化、多樣化趨勢(shì)，學(xué)生光靠在學(xué)校接受實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目訓(xùn)練是無(wú)法適應(yīng)生產(chǎn)崗位需求的。為了適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)方式的改變，自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)必不可少。因此，需要有一個(gè)能讓學(xué)生自由發(fā)揮且能實(shí)現(xiàn)多樣化控制電路設(shè)計(jì)的平臺(tái)存在。

縱觀現(xiàn)有教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，限于場(chǎng)地、資金、建設(shè)周期等因素，無(wú)法緊跟生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的變化而及時(shí)變更，原有的教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備功能固化，應(yīng)變生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)變化的能力不強(qiáng)，可能會(huì)隨生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的變更導(dǎo)致整機(jī)淘汰。且目前現(xiàn)有的電工實(shí)訓(xùn)柜儀器、儀表以及內(nèi)部連線均已作固化處理，學(xué)生僅能利用插接孔進(jìn)行相關(guān)導(dǎo)線的連接，同時(shí)，學(xué)生在相應(yīng)的場(chǎng)地只能依照設(shè)備固有功能進(jìn)行簡(jiǎn)單、重復(fù)的訓(xùn)練操作，這束縛了學(xué)生的創(chuàng)新思維，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果欠佳。

三、模塊化教學(xué)單元平臺(tái)實(shí)訓(xùn)裝置簡(jiǎn)介

模塊化教學(xué)單元平臺(tái)可根據(jù)不同課程進(jìn)行模塊開(kāi)發(fā)拓展，目前已投入使用的模塊主要是繼電保護(hù)原理教學(xué)模塊以及電氣控制回路實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊。

（一）繼電保護(hù)原理教學(xué)模塊裝置組成

繼電保護(hù)原理教學(xué)模塊由底板（含導(dǎo)軌）、標(biāo)準(zhǔn)化底座、相關(guān)元器件、定制端子排、導(dǎo)線、導(dǎo)線接頭組成。其中，繼電器線圈回路插孔用白色表示;開(kāi)關(guān)插孔用黑、灰區(qū)分常開(kāi)、常閉，繼電器本體可直接抽出替換，且繼電器封閉面板采用透明可拆卸的塑料殼;繼電器標(biāo)準(zhǔn)化底座可容納大小相同、功能各異的繼電器，標(biāo)準(zhǔn)化底座上的接線柱可使繼電器之間實(shí)現(xiàn)插拔式連接;底座底部設(shè)置卡口，可與導(dǎo)軌連接。底座采用材質(zhì)輕便、承重能力強(qiáng)的工程塑料，底板與底座利用導(dǎo)軌進(jìn)行組合，便于元件的固定，各底板塊可通過(guò)拼接進(jìn)行擴(kuò)充使用，根據(jù)不同大小分別定制兩種大小各異的底座。底板上留有交直流電源接入模塊，可使用空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行電路通斷。

（二）電氣控制回路實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊裝置組成

模塊由底板（含導(dǎo)軌）、標(biāo)準(zhǔn)化底座、定制端子排、導(dǎo)線、導(dǎo)線接頭、低壓斷路器、熔斷器、陶瓷保險(xiǎn)絲管、交流接觸器、熱繼電器、時(shí)間繼電器、中間繼電器、行程開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、指示燈、按鈕盒等相關(guān)元?dú)庠骷M成。

底板采用網(wǎng)孔板，正面上下均有不銹鋼把手，背面有卡槽，可與現(xiàn)有PLC實(shí)訓(xùn)臺(tái)配合使用。底板上均勻分布導(dǎo)軌，導(dǎo)軌能與底座卡口契合，元器件底座可利用導(dǎo)軌掛接在底板上，底板上留有交直流電源接入模塊，可使用空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行電路通斷。（如下圖所示）

（三）模塊化教學(xué)單元平臺(tái)功能特點(diǎn)

模塊化教學(xué)單元平臺(tái)具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

1.接線迅速

該模塊能進(jìn)行不同控制回路的拔插式接線，并能帶電檢驗(yàn)接線的正確性，相比傳統(tǒng)的二次回路接線安裝，可以節(jié)省大量的時(shí)間，主要用于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和自主設(shè)計(jì)理念，為學(xué)生的自主設(shè)計(jì)成果提供了快速檢驗(yàn)平臺(tái)。

2.結(jié)構(gòu)靈活

該模塊的元器件均固定在底座上，元器件的所有接線點(diǎn)均引至外部插孔式接線柱，根據(jù)元器件的實(shí)際大小和需要的插孔數(shù)量定制了不同規(guī)格的底板尺寸，針對(duì)不同的回路類型可以組裝元器件底座。針對(duì)不同的回路類型可以組裝元器件底座，且設(shè)置端子排底座可與外電路實(shí)現(xiàn)連接。

3.可擴(kuò)展性強(qiáng)

該模塊的底板能進(jìn)行多個(gè)典型元器件底座的組合，各底板塊可通過(guò)拼接進(jìn)行擴(kuò)充使用，底板采用網(wǎng)孔板，另附10根35mm導(dǎo)軌，可任意固定在網(wǎng)孔板各位置上。

該模塊使用香蕉頭導(dǎo)線連接回路，根據(jù)主、控回路的不同配置不同型號(hào)的導(dǎo)線，導(dǎo)線頭采用可用水性筆擦寫(xiě)的材料，配置帶插槽孔的鱷魚(yú)夾接頭以及銅鼻接頭，方便與外電路元器件進(jìn)行連接。

四、模塊化教學(xué)單元平臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用

（一）模塊化教學(xué)單元平臺(tái)在實(shí)訓(xùn)課堂中的應(yīng)用

為了讓學(xué)生進(jìn)入企業(yè)以后能夠適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)的多元化，教師需要對(duì)訓(xùn)練項(xiàng)目背后的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行引申和必要的講解，使知識(shí)點(diǎn)之間相互交叉和滲透，讓學(xué)生真正掌握技能、技巧知識(shí)，實(shí)現(xiàn)舉一反三。

模塊化教學(xué)單元平臺(tái)，可以讓知識(shí)點(diǎn)彼此滲透，課程之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，使學(xué)生在進(jìn)行操作之余知其然也知其所以然，為今后知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變能力的培養(yǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。

以“二次回路安裝與測(cè)試實(shí)訓(xùn)”為例，本次實(shí)訓(xùn)將實(shí)際安裝三段式電流保護(hù)二次回路，通過(guò)回路的安裝使學(xué)生充分了解二次回路識(shí)圖的相關(guān)知識(shí)以及安裝要求，同時(shí)，可以進(jìn)行二次回路的故障排查及處理。在此基礎(chǔ)上，加入繼電保護(hù)原理的相關(guān)理論內(nèi)容，將繼電保護(hù)與二次回路相關(guān)知識(shí)串聯(lián)，并與實(shí)際工況結(jié)合。在授課過(guò)程中，指導(dǎo)教師可利用繼電保護(hù)原理教學(xué)模塊裝置進(jìn)行繼電保護(hù)動(dòng)作原理分析，同時(shí)，將二次回路與保護(hù)裝置的動(dòng)作情況結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生完成對(duì)繼電保護(hù)二次回路原理圖的解讀;還可利用模塊化教學(xué)單元平臺(tái)快速接線特點(diǎn)，讓學(xué)生實(shí)際連接其他原理的繼電保護(hù)二次回路，通電并進(jìn)行動(dòng)作情況分析，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)本次實(shí)訓(xùn)任務(wù)的接收情況，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

（二） 模塊化教學(xué)單元平臺(tái)在創(chuàng)新教學(xué)中的應(yīng)用

目前，學(xué)生上課出現(xiàn)的主要問(wèn)題是只能模仿不能創(chuàng)新，缺少自己獨(dú)立思考的空間。模塊化教學(xué)單元的每一個(gè)模塊都具備自己的基本功能，但又可以任意組合，形成不同電氣回路。學(xué)生既可以對(duì)單獨(dú)的模塊進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可以自由組合出其他功能的電氣回路，開(kāi)拓創(chuàng)新思維。學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力融會(huì)貫通的平臺(tái)搭建，可促進(jìn)學(xué)生基本操作規(guī)范的養(yǎng)成，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情，這有利于深入開(kāi)展以培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和實(shí)踐能力為導(dǎo)向的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

以“電氣控制電路”為例，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)到點(diǎn)動(dòng)控制回路，電氣控制回路實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊可提供平臺(tái)使學(xué)生聯(lián)系生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)更有難度的連動(dòng)回路，也可以讓學(xué)生自由發(fā)揮實(shí)現(xiàn)多樣化電路設(shè)計(jì)，同時(shí)，可進(jìn)行通電檢測(cè)，進(jìn)一步提升學(xué)生查找問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

五、結(jié)語(yǔ)

模塊化教學(xué)單元平臺(tái)可解決現(xiàn)有電工實(shí)訓(xùn)臺(tái)（柜）功能固化、變電設(shè)備普遍體積龐大等問(wèn)題;且模塊化單元的自由組合以及開(kāi)放性設(shè)計(jì)理念可以模擬各種不同的生產(chǎn)任務(wù)，能夠有效對(duì)接目前自動(dòng)化生產(chǎn)方式的不斷升級(jí)以及不同生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)，有助于學(xué)生根據(jù)自身的能力以及自我發(fā)展需求主動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，有利于學(xué)生開(kāi)拓創(chuàng)新思維，大大提高電氣控制類專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

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